Ο εκπαιδευτικός: Τουλιόπουλος Φώτης

Ηλεκτρομαγνητισμός

Οι μαγνήτες είναι σώματα που έχουν

την χαρακτηριστική ιδιότητα να

έλκουν σιδηρομαγνητικά υλικά.Τέτοια υλικά είναι ο σίδηρος, το

κοβάλτιο και το νικέλιο και τα

κράματά τους.

Οι μαγνήτες μπορεί να έχουν σχήμα

ράβδου, οπότε λέγονται ραβδόμορφοι,

σχήμα πετάλου οπότε λέγονται

πεταλοειδείς ή οποιοδήποτε άλλο

σχήμα.

Ο μαγνήτης

Οι μαγνητικές δυνάμεις των μαγνητών είναι εντονότερες στα

άκρα τους, τα οποία ονομάζονται πόλοι. Ονομάζονται βόρειος και

νότιος πόλος. Δε μπορούμε να χωρίσουμε τους πόλους ενός

μαγνήτη. Όσες φορές και να τον κόψουμε , πάντα θα υπάρχουν

ένας βόρειος και ένας νότιος πόλος.

Νότιος πόλος Βόρειος πόλος

Οι μαγνήτες διακρίνονται σε

φυσικούς και τεχνητούς. Οι

φυσικοί είναι ορυκτά του σιδήρου

και δημιουργήθηκαν από το

μαγνητικό πεδίο της Γης.

Ο μαγνητίτης είναι ένα τέτοιο

υλικό. Σύμφωνα με το θρύλο

ανακαλύφθηκαν πρώτη φορά στη

Μικρά Ασία από έναν βοσκό που

ονομαζόταν Μάγνητας. Από αυτόν

πήραν το όνομά τους.

Οι ομώνυμοι πόλοι των

μαγνητών απωθούνται ενώ οι

ετερώνυμοι έλκονται. Οι

δυνάμεις που ασκούνται μεταξύ

των μαγνητών ελαττώνονται

όσο μεγαλώνει η απόσταση

μεταξύ τους.

Ο μαγνήτης προσανατολίζεται

Οι μαγνήτες προσανατολίζονται

σύμφωνα με το μαγνητικό πεδίο

της Γης. Η Γη μας συμπεριφέρεται

σαν ένας τεράστιος μαγνήτης. Ο

πόλος του μαγνήτη που

προσανατολίζεται προς το βόρειο

πόλο της Γης ονομάζεται βόρειος

πόλος και αυτός που

προσανατολίζεται προς το νότιο

πόλο της Γης, ονομάζεται νότιος

πόλος.

Β

Ν

Ν

Β

Προσοχή!

Ο νότιος μαγνητικός πόλος της

Γης βρίσκεται κοντά στο βόρειο

γεωγραφικό πόλο και

αντίστροφα.

Ο βόρειος πόλος ενός μαγνήτη

δείχνει το νότιο μαγνητικό πόλο

της Γης που βρίσκεται κοντά στο

βόρειο γεωγραφικό πόλο της. Το

αντίθετο συμβαίνει με το νότιο

πόλο.

Όταν ένας αγωγός διαρρέεται από

ηλεκτρικό ρεύμα, παρουσιάζει

μαγνητικές ιδιότητες. Αν φέρουμε μια

πυξίδα κοντά του, η βελόνα θα

μετακινηθεί. Το φαινόμενο γίνεται

ακόμη εντονότερο όταν ο αγωγός έχει

σχήμα πηνίου, όταν δηλαδή είναι

τυλιγμένος σαν ελατήριο όπως στη

διπλανή εικόνα.

Από τον ηλεκτρισμό στο μαγνητισμό

Αν βάλουμε και μια σιδερένια

ράβδο στο εσωτερικό του

πηνίου τότε φτιάχνουμε έναν

ηλεκτρομαγνήτη και το

φαινόμενο γίνεται ακόμη

εντονότερο.

Ο ηλεκτρομαγνήτης

συμπεριφέρεται σαν κανονικός

μαγνήτης, έλκοντας

σιδηρομαγνητικά υλικά και

έχοντας βόρειο και νότιο πόλο,

για όσο διάστημα διαρρέεται

από ηλεκτρικό ρεύμα.

Η ισχύς του ηλεκτρομαγνήτη εξαρτάται

από την ένταση του ρεύματος και από το

πλήθος των σπειρών του πηνίου. Η ισχύς

μεγαλώνει επίσης, αν η ράβδος είναι

κατασκευασμένη από μαλακό σίδηρο.

Ηλεκτρομαγνήτες χρησιμοποιούνται σε

γερανούς που μεταφέρουν βαριά

μεταλλικά αντικείμενα που είναι

φτιαγμένα από σιδηρομαγνητικά υλικά.

Φυσικά ηλεκτρομαγνήτες

χρησιμοποιούνται σε πάρα πολλές

συσκευές της καθημερινής ζωής μας, όπως

στο τηλέφωνο, στο ηλεκτρικό κουδούνι,

στα μικρόφωνα, τα ηχεία, κ.ά.

Γερανός

Ηλεκτρικό κουδούνι

Σήμερα υπάρχουν δύο τύποι κινητήρων:

οι κινητήρες εσωτερικής καύσης που

χρησιμοποιούν ως καύσιμο το πετρέλαιο

και τα παράγωγά του και οι

ηλεκτροκινητήρες που μετατρέπουν την

ηλεκτρική ενέργεια σε μηχανική.

Οι ηλεκτροκινητήρες αποτελούνται από

ένα μαγνήτη και έναν αγωγό που

διαρρέεται από ηλεκτρικό ρεύμα. Ο

αγωγός δημιουργεί το δικό του

μαγνητικό πεδίο το οποίο αλληλεπιδρά

με το πεδίο του μαγνήτη, κάνοντας έτσι

τον αγωγό να κινηθεί.

Ηλεκτροκινητήρας

Οι ηλεκτροκινητήρες βρίσκουν εφαρμογές

σε πολλές συσκευές που χρησιμοποιούμε

καθημερινά, όπως τα πλυντήρια, τα

ηλεκτρικά παράθυρα των αυτοκινήτων, τα

ασανσέρ, οι ανεμιστήρες, οι ηλεκτρικές

οδοντόβουρτσες, κ.ά.

Επειδή οι ηλεκτροκινητήρες είναι πιο

φιλικοί προς το περιβάλλον απ’ ότι οι

κινητήρες εσωτερικής καύσης γίνεται

προσπάθεια για παραγωγή

ηλεκτροκίνητων οχημάτων. Σήμερα

υπάρχουν τα τραμ, τα τρόλεϊ, το μετρό

που κινούνται με ηλεκτρική ενέργεια.

Το πρόβλημα έγκειται στη δυσκολία

αποθήκευσης της ηλεκτρικής ενέργειας,

αφού οι μπαταρίες δε δίνουν μεγάλη

αυτονομία. Το πρόβλημα αυτό φαίνεται

στα ηλεκτρικά αυτοκίνητα, αφού το

μετρό, το τραμ και το τρόλεϊ μπορούν

να παίρνουν ενέργεια από τις γραμμές

στις οποίες κινούνται.

Είδαμε ήδη πως όταν ένας αγωγόςδιαρρέεται από ρεύμα,συμπεριφέρεται σα μαγνήτης. Κατάτον ίδιο τρόπο, όταν ένας μαγνήτηςκινείται κοντά σε ένα πηνίο,παρατηρούμε την παρουσίαηλεκτρικού ρεύματος στο πηνίο.Έτσι ο ηλεκτρισμός και ομαγνητισμός έχουν στενή σχέση καιμελετώνται ταυτόχρονα. Ο κλάδοςτης επιστήμης που μελετά ταφαινόμενα αυτά λέγεταιηλεκτρομαγνητισμός.

Από το μαγνητισμό στον ηλεκτρισμό.

Η ηλεκτρογεννήτρια είναι μιασυσκευή που μετατρέπει τηνκινητική ενέργεια σεηλεκτρική. Αποτελείται απόένα πηνίο μέσα στο οποίοπεριστρέφεται ένας μόνιμοςμαγνήτης. Τα ελεύθεραηλεκτρόνια του πηνίουαναγκάζονται να κινηθούνπρος μία κατεύθυνση,δημιουργώντας έτσι ηλεκτρικόρεύμα.

Ηλεκτρογεννήτρια

Το δυναμό του ποδηλάτου είναι

μια μικρή ηλεκτρογεννήτρια.

Είναι φτιαγμένο από ένα πηνίο

και ένα μόνιμο μαγνήτη. Όταν η

ρόδα του ποδηλάτου γυρίζει,

περιστρέφεται και ο μόνιμος

μαγνήτης που βρίσκεται μέσα

στο πηνίο. Το πηνίο διαρρέεται

από ρεύμα το οποίο πηγαίνει στο

λαμπάκι του ποδηλάτου που

ανάβει. Όσο γρηγορότερα

περιστρέφεται η ρόδα, τόσο πιο

έντονα φωτοβολεί το λαμπάκι.

Τεράστιες ηλεκτρογεννήτριεςχρησιμοποιούνται σταεργοστάσια της ΔΕΗ. Τοηλεκτρικό ρεύμα παράγεται μετη βοήθεια ενός στρόβιλου πουκινεί ένα μαγνήτη μέσα σε έναπηνίο. Στη συνέχεια το ρεύμαμεταφέρεται μέσα από τακαλώδια σε όλη τη χώρα.

Ανάλογα με τον τρόπο πουπαίρνει κίνηση ο στρόβιλος, ταεργοστάσια χωρίζονται σεθερμοηλεκτρικά, υδροηλεκτρικάκαι ανεμογεννήτριες.

Στα θερμοηλεκτρικάεργοστάσια, το νερόμετατρέπεται σε ατμό μετην καύση του καύσιμουυλικού (λιγνίτης,πετρέλαιο, φυσικό αέριο).Ο ατμός περιστρέφει τονστρόβιλο, ο οποίος με τησειρά του θέτει σεπεριστροφή το σταθερόμαγνήτη που έχει στοάκρο του και ο οποίοςβρίσκεται μέσα σε έναπηνίο. Στο πηνίοδημιουργείται ηλεκτρικόρεύμα.

Θερμοηλεκτρικά εργοστάσια

Στα υδροηλεκτρικά

εργοστάσια ο στρόβιλος

κινείται με τη δύναμη του

νερού που πέφτει με ορμή

από το φράγμα. Η

συνέχεια είναι ίδια με το

θερμοηλεκτρικό

εργοστάσιο που είδαμε

στην προηγούμενη

διαφάνεια.

Υδροηλεκτρικά εργοστάσια

Στις ανεμογεννήτριες ο

άνεμος στρέφει τα

πτερύγια, τα οποία με τη

σειρά τους στρέφουν το

στρόβιλο. Ο στρόβιλος

κινεί το μόνιμο μαγνήτη

και δημιουργείται

ηλεκτρικό ρεύμα στα άκρα

του πηνίου.

Ανεμογεννήτριες